V marci astronómovia namierili Hubbleov vesmírny teleskop na vzdialené miesto v priestore, kde sa zrazili dve neutrónové hviezdy. Pomocou Hubbleovho obrovského oka zírali na vzdialené miesto 7 hodín, 28 minút a 32 sekúnd v priebehu šiestich dráh teleskopu okolo Zeme. Jednalo sa o najdlhšiu expozíciu kolízneho miesta, akú kedy astronómovia nazvali „najhlbším“ obrazom. Ale ich strela, urobená viac ako 19 mesiacov po tom, čo sa svetlo z kolízie dostalo na Zem, nezachytila žiadne zvyšky fúzie neutrónov a hviezd. A to je skvelá správa.
Tento príbeh začal kolísaním 17. augusta 2017. Gravitačná vlna, ktorá prešla 130 miliónmi svetelných rokov vesmírom, vrhla lasery do gravitačného vlnového observatória laserových interferometrov (LIGO), ktoré pokrýva gravitačné vlny zemegule. Tento signál sa vyvíjal podľa vzoru, ktorý vedcom povedal, že je to výsledok zlúčenia dvoch neutrónových hviezd - prvého zlúčenia neutrónov a hviezd, ktoré sa kedy zistilo. Gravitačné vlnové detektory nedokážu povedať, z akého smeru vlna pochádza, ale hneď ako dorazil signál, astronómovia z celého sveta sa rozbehli a hľadali nočnú oblohu ako zdroj výbuchu. Čoskoro to našli: bod na okraji galaxie známej ako NGC4993 sa rozžiaril „kilonovou“ zrážkou - masívnou explóziou, ktorá prudko rozpadá rádioaktívny materiál do vesmíru v žiarivom zobrazení svetla.
O niekoľko týždňov neskôr, NGC4993 prešiel za slnkom a neobjavil sa znova až asi 100 dní po prvom náznaku kolízie. V tom momente kilonova vybledla a odhalila „dosvit“ fúzie neutrónových hviezd - slabší, ale dlhodobejší jav. Medzi decembrom 2017 a decembrom 2018 astronómovia použili Hubbleov k pozorovaniu dosvitu 10-krát, keď pomaly mizol. Tento najnovší obraz, ktorý však nevykazuje žiadne viditeľné dosvit ani iné znaky zrážky, by mohol byť ešte najdôležitejší.
„Dokázali sme urobiť skutočne presný obrázok a pomohlo nám to pozrieť sa na 10 predchádzajúcich snímok a vytvoriť skutočne presný časový rad,“ povedal Wen-fai Fong, astronóm na severozápadnej univerzite, ktorý viedol toto najnovšie zobrazovacie úsilie.
Táto „časová séria“ predstavuje 10 jasných záberov dosvitu, ktorý sa vyvíja v priebehu času. Posledný obrázok série, ktorý ukazuje tento bod vo vesmíre bez akéhokoľvek dosvitu, im umožnil vrátiť sa k predchádzajúcim obrázkom a odpočítať svetlo od všetkých okolitých hviezd. Po odstránení všetkého toho hviezdneho svetla zostali vedci s bezprecedentnými, mimoriadne podrobnými obrázkami tvaru a vývoja dosvitu v priebehu času.
Obrázok, ktorý sa objavil, nevyzerá ako nič, čo by sme videli, keby sme sa pozerali na nočnú oblohu len očami, povedal Fong pre Live Science.
„Keď sa zlúčia dve neutrónové hviezdy, vytvoria nejaký ťažký predmet - buď obrovskú neutrónovú hviezdu, alebo svetlú čiernu dieru - a točia sa veľmi rýchlo. A materiál sa vyhodí pozdĺž pólov,“ povedala.
Tento materiál vzlietol rýchlosťou pľuzgierov v dvoch stĺpcoch, z ktorých jeden smeroval z južného pólu a druhý zo severu, povedala. Keď sa pohybuje od miesta kolízie, praskne proti prachu a ostatným medzihviezdnym vesmírnym troskám, prenáša časť svojej kinetickej energie a spôsobuje, že medzihviezdny materiál žiari. Energie sú intenzívne, povedal Fong. Keby sa to stalo v našej slnečnej sústave, výrazne by to zatienilo naše slnko.
Veľa z toho už bolo známe z predchádzajúcich teoretických štúdií a pozorovaní dosvitu, ale skutočný význam Fongovej práce pre astronómov je to, že odhaľuje kontext, v ktorom došlo k pôvodnej kolízii.
„Je to pekná práca. Ukazuje to, čo sme v našej práci mali podozrenie z predchádzajúcich Hubbleových pozorovaní,“ povedal Joseph Lyman, astronóm na University of Warwick v Anglicku, ktorý viedol predchádzajúce štúdium dosvitu. „Binárna neutrónová hviezda sa nespojila vo vnútri guľového zhluku.“
Guľovité zhluky sú oblasti hustých vesmíru s hviezdami, povedal Lyman, ktorý sa nezúčastnil nového úsilia. Neutrónové hviezdy sú zriedkavé a binárne súbory neutrónových hviezd alebo dvojice neutrónových hviezd obiehajúcich navzájom sú dokonca zriedkavejšie. Akonáhle astronómovia mali podozrenie, že zlučovanie dvojhviezd s neutrónovými hviezdami by sa najpravdepodobnejšie objavilo v oblastiach vesmíru, v ktorých boli hviezdy pevne zoskupené a divoko sa hojdali. Lyman a jeho kolegovia, ktorí analyzovali tieto skoršie údaje z Hubbleovho teleskopu, objavili dôkazy, ktoré by nemuseli byť. Fongov obraz ukázal, že nenájdeme žiadne guľovité zhluky, čo podľa všetkého potvrdzuje, že aspoň v tomto prípade zrážka neutrón-hviezda nepotrebuje na vytvorenie hustého zhluku hviezd.
Fong povedal, že dôležitým dôvodom na štúdium týchto následkov je to, že nám môže pomôcť porozumieť krátkym výbojom gama žiarenia - záhadným výbuchom gama lúčov, ktoré astronómovia príležitostne odhalia vo vesmíre.
„Myslíme si, že tieto výbuchy môžu byť zlúčením dvoch neutrónových hviezd,“ povedala.
Rozdiel v týchto prípadoch (okrem astronómov, ktorí nezistili gravitačné vlny, ktoré by potvrdili ich povahu), je uhol fúzií so Zemou.
Krajina mala bočný pohľad na dosvit tejto fúzie, uviedol Fong. Musíme vidieť svetlo stúpať a potom postupom času miznúť.
Keď však dôjde k výbuchu krátkych gama lúčov, povedala: „Je to, akoby ste sa pozerali dolu na oheň.“
Jedna z prúdov unikajúcich látok v týchto prípadoch, povedala, je namierená na Zem. Najprv teda vidíme svetlo z najrýchlejšie sa pohybujúcich častíc, ktoré cestuje značnou časťou rýchlosti svetla, ako krátky záblesk gama lúčov. Potom bod svetla pomaly mizne, keď sa pomaly sa pohybujúce častice dostanú na Zem a zviditeľnia sa.
Tento nový dokument, ktorý má byť uverejnený v Astrophysical Journal Letters, túto teóriu nepotvrdzuje. Vedcom však ponúka viac materiálu, ako kedykoľvek predtým, na štúdium následných fúzií neutrónových hviezd.
„Je to dobrá reklama na dôležitosť Hubbleovho chápania týchto extrémne slabých systémov,“ povedal Lyman, „a dáva náznaky, aké ďalšie možnosti umožní,“ masívny nástupca Hubbla, ktorý má byť nasadený v roku 2021 ,
Poznámka editora: Tento príbeh bol opravený o 12:20 hod. EST v piatok 13. septembra odstránil vyhlásenie, že žiadny gama lúč nebol nikdy priamo spojený so zlúčením neutrónovej hviezdy. S fúziou GW170817 bola spojená slabá sprcha gama lúčov.
